Тоннель Эстансуэла. — На расстоянии 1560 м от водозабора в Эстансуэле водовод проложен через тоннель длиной 281 м. Тоннель пробивался в твердых известковых пластах из открытых выемок с каждого конца. Внутреннее сечение было расчищено до размеров приблизительно 2 м в высоту и 1 1⁄2 м в ширину. На концах тоннеля порода разрабатывалась относительно легко, но внутренний участок оказался очень твердым и трудным для бурения и взрывных работ. Применялось обычное ручное бурение, а фактическая стоимость проходки составляла от 28 песо за пог. м на концах до 50 песо в центре.
Трубы были проложены через тоннель обычным способом и засыпаны грунтом из центра так, чтобы обеспечить покрытие толщиной около 45 см сверху для защиты их от падающих обломков сланца.
Plate V, Fig. 2.—Placing Concrete Pipes in Forms for Bridge Crossing at North End of Tunnel, Estanzuela Aqueduct.
Дюкеры. — Уже упоминалось, что имеется 6 дюкеров из чугунных труб. Напор в них колеблется от 10 до 38 м. Все они снабжены специальными входными и выходными оголовками, образующими совмещенные водосливные и вентиляционные камеры, и имеют деревянные ручные затворы для отвода воды при необходимости. В нижней части всех дюкеров предусмотрены чугунные промывные трубы диаметром 20 см, оснащенные задвижками и выведенные к более низкой точке для обеспечения свободного излива. Камеры задвижек защищены размещением в массивных бетонных камерах, поднятых выше уровня обычных паводков.
Дюкеры сформированы из чугунных раструбных труб длиной 3,65 м (12 футов), зачеканенных обычным способом свинцовыми стыками. Толщина труб диаметром 45,7 см (18 дюймов) составляет 19 мм; труб диаметром 50,8 см — 21 мм. На крутых склонах холмов трубы надежно закреплены на скале в бетонных блоках, армированных тяжелыми железными цепями. В некоторых случаях доступ к этим дюкерам был затруднен, но упряжки волов справились с транспортировкой труб весьма эффективно и успешно.
Сбросные камеры. — Обычные сбросные сооружения, которых насчитывается 14 штук, по своей конструкции аналогичны входным оголовкам дюкеров.
Испытания и т. д. — По завершении строительства трасса была испытана на герметичность, и потери составили около 5%, причем часть их, вероятно, была обусловлена впитыванием. Впоследствии было обнаружено, что воды реки Эстансуэла, содержащие 150 частей карбоната кальция (CaCO3) на миллион, отложили тончайшую известковую пленку на внутренней поверхности труб, полностью заполнив все возможные поры. В настоящее время измеримая утечка отсутствует, что доказывает очень высокое качество выполненных работ.
Вода была пущена в водовод 11 июня 1908 года и поступила в город на следующий день по обводному трубопроводу (байпасу) еще до завершения строительства резервуара.
Трасса трубопровода ежедневно патрулируется инспектором, наделенным полномочиями жандарма, в целях предотвращения незаконного забора воды — крайне необходимая мера предосторожности в столь засушливой местности.
Южный распределительный резервуар.
Распределительный резервуар для водоснабжения из Эстансуэлы находится в Гвадалупе, на предгорьях к югу от реки Санта-Катарина, примерно в 2 км от центра города. Резервуар представляет собой крытое железобетонное сооружение емкостью 38 000 000 литров (10 000 000 галлонов США).
Plate VIII, Fig. 1.—General View of Excavation and Embankment for South Reservoir Before Lining.
Выемка грунта и устройство насыпей. — Крутой уклон местности на выбранном участке сделал наиболее предпочтительной круглая форму. С нижней стороны грунт был вынят примерно на 2 м ниже первоначальной отметки земли, в то время как глубина выемки в верхней части склона составляла около 12 м. Извлеченный грунт состоял в основном из сильяра и известкового конгломерата, который при разрыхлении образует известковую глину, обладающую отличными свойствами для возведения насыпей при условии надлежащего ухода. Проектные размеры внутреннего диаметра готового бетонного резервуара были приняты следующими: 81 м (265,68 фута) поверху, глубина воды 9 м при заложении откосов 55 к 100.
Fig. 10.—South Reservoir Plan Of Excavation.
Larger.
На рис. 10 представлен план резервуара с поперечным разрезом выемки и насыпи. С нижней стороны первоначальная линия земли была срезана уступами, а весь рыхлый грунт, корни и т. д. тщательно удалены. Дно резервуара состояло преимущественно из конгломерата сильяра — твердого материала, потребовавшего значительного объема буровзрывных работ для его разработки. Насыпи отсыпались слоями по 10 см из сильяра и конгломерата, разбитых на мелкие фрагменты, с последующим уплотнением 3-тонными секционными катками, перемещаемыми упряжками из 4 и 6 мулов, что способствовало тщательному измельчению массы и получению однородной и плотной глины за счет постоянного увлажнения. Выемка и насыпь были выполнены с оставлением 15-сантиметрового слоя под доработку, которая производилась позже, непосредственно перед облицовкой резервуара. Объем вынутого грунта составил около 34 000 куб. м, из этого объема 31 500 куб. м было использовано для возведения насыпи; остальное было вывезено в отвал, непосредственно примыкающий к объекту, причем слой чернозема снимался отдельно и резервировался для засыпки резервуара и т. д. Договорные расценки на разработанный грунт, уложенный в насыпь, составляли:
Pesos per
cubic meter Class 1.—Material which could be removed by plows and scrapers0.60 Class 2.—This consisted chiefly of "sillar"1.09 Class 3.—Limestone conglomerate (requiring blasting)1.65
Цены (для той же классификации) на материал, вывозимый в отвал, составляли соответственно 0,40, 0,80 и 1,40 песо. Из извлеченного материала 15% пришлось на категорию № 1, 80% — на категорию № 2 и 5% — на категорию № 3.
Выемка грунта была начата в конце мая 1907 года и завершена в январе 1908 года подрядчиками Скоттом и Ли. Затем насыпям дали постоять до начала июля 1908 года, чтобы вся масса полностью уплотнилась и слежалась перед началом облицовочных работ. В июле начались работы по планировке насыпей и выемке грунта под фундаменты колонн резервуара, которые выполнялись силами самой Компании, завершившей весь комплекс работ.
Plate VI.—Details Of Beams And Columns For South Reservoir.
Larger.
Plate VIII, Fig. 1.—Details Of Forms For South Reservoir.
Larger.
Plate VIII, Fig. 2.—View of Western Half of South Reservoir, Showing Final Setting Up of Derrick on Central Columns.
Бетонная облицовка и покрытие. — Общая схема и детали боковых стен, колонн и покрытия показаны на Платах VI, VII, VIII и IX. Главная особенность заключается в разделении резервуара на радиальные секции и опирании покрытия на 135 главных и 670 второстепенных балок, опирающихся на 135 колонн, расположенных следующим образом:
Outerring,at34.25m.from center40columns. 2d""27.88""40" 3d""21.51""20" 4th""15.41""20" 5th""8.77""10" 6th""2.40""5" —— Total135columns.
Внутренний диаметр резервуара по дну составляет 70,32 м (230,64 фута); верхний внутренний диаметр — 81 м (265,68 фута); глубина воды на уровне перелива — 9 м (29 1⁄2 фута).
Покрытие было запроектировано на восприятие постоянной нагрузки (грунтовой засыпки) в 150 фунтов на кв. фут и временной нагрузки в 100 фунтов. Максимальное сжимающее напряжение в бетоне по волокнам принималось равным 550 фунтам на кв. дюйм для балок и 350 фунтам для колонн — низкая величина из-за их внецентренного нагружения. Предел прочности стали на растяжение принимался равным 14 500 и 16 000 фунтов на кв. дюйм. Сталь периодического профиля, использованная для армирования колонн, изготавливалась на местном металлургическом заводе, однако для балок и т. д. применялся стержень с выступами более высокого качества с большим допускаемым напряжением на растяжение. Общий расход стали составил 178 тонн. Было рассчитано, что нагрузка на фундаменты колонн не превысит 1 1⁄4 тонны на кв. фут. За исключением боковых стен и днища, весь бетон был армирован сталью тех размеров и с тем шагом, которые указаны на Плате VI.
Общая схема строительства и монтажа. — Вопрос об обычной опалубке, требующей очень массивных деревянных конструкций, стоял остро, так как подходящие пиломатериалы в Мексике стоят очень дорого; а необходимость завершить этот резервуар до окончания первого срока по концессии, истекавшего 31 декабря 1908 года, привела к применению, по мнению автора, оригинальной для столь крупного сооружения схемы. Эта схема заключалась в формовании колонн короткими секциями, изготовлении радиальных и второстепенных балок в виде отдельных элементов с последующей их установкой в проектное положение с помощью деррик-кранов. При этом в случае балок было важно не потерять ни выгоду от той части плиты, которая обычно считается работающей совместно с балкой, ни дополнительную прочность за счет неразрезности; а в случае колонн — прочность за счет выпуска арматуры от фундамента до балок.
Тавровое сечение было получено путем устройства пазов глубиной 10 см по всей длине формованных элементов, как показано на Плате VI. Расчет максимального приращения полки показывает, что этих пазов достаточно для передачи напряжений в полке на ребро, но для дополнительной надежности плоские стальные полосы были согнуты в Z-образную форму и заделаны в верхнюю часть балки с шагом около 60 см. Неразрезность балок обеспечивалась выведением арматуры в верхнюю часть балок над всеми опорами с последующим их бетонированием в плиту покрытия после монтажа. Второстепенные балки после распалубки укладывались в специально оставленные для этого пазы в радиальных балках.
Бетонирование, перемешивание и т. д. — Радиальные балки и секции колонн формовались как можно ближе к их окончательному положению; второстепенные балки формовались снаружи и непосредственно у резервуара.
Камень и песок доставлялись с дробильного завода Компании в 3-кубовых вагонетках с боковой разгрузкой, двигавшихся по колее шириной 30 дюймов самотеком на расстояние 1 км, причем последние 150 м требовали тяги из 6 мулов. Обратно к дробилке вагонетки возвращались полностью самотеком. Эти вагонетки разгружали материал в бункеры на возвышенности над резервуаром; оттуда он ссыпался в вагонетки, доставлявшие к бетоносмесителю все материалы для одного замеса бетона. Использовались два смесителя Смита № 1, каждый из которых мог выдавать от 25 до 30 замесов в час.
Бетонная смесь транспортировалась от смесителей к месту укладки в поворотных стальных вагонетках-самосвалах емкостью 1⁄2 куб. ярд на колею 18 дюймов, которые толкали два человека. Весь бетон, использованный на дне резервуара, для главных балок, колонн и днища, общим объемом около 2460 куб. м, сбрасывался через желоб в вагонетки меньшего размера. Желоб имел такое количество отражательных пластин и болтов, что напоминал гравитационный смеситель, но, несмотря на длину 12 м, он эффективно предотвращал расслоение материалов.
Укладка и формование бетона. — Квадратные фундаменты под колонны бетонировались на месте (in situ), причем оставлялись ниши для установки пьедесталов, которые формовались на месте позже. Капители и пьедесталы отливались целиком, а колонны — секциями высотой 1,21 м (48 дюймов), причем в них оставлялось восемь отверстий диаметром 5 см с помощью труб из ковкого железа, которые удерживались шаблонами и извлекались, когда возраст отливок составлял около 3 часов. Колонны монтировались путем надевания их на арматурные стержни диаметром 15,8 мм (5⁄8 дюйма), которые шли от пьедесталов вверх через капители. Стержни были двух длин, расположенных с чередованием стыков вразбежку на одной четверти, в центре и на трех четвертях высоты колонн. При монтаже использовалась легкая деревянная рама в сочетании с деррик-краном, и по мере установки колонн арматурная сталь наглухо инъектировалась цементным раствором состава 1:2.
Все монтажные работы выполнялись с помощью комбинированного жесткозакрепленного или вантового деррик-крана с 80-футовой стрелой и 50-футовой мачтой, оснащенного подъемной лебедкой «Ламберт» мощностью 30 л. с. Деррик-кран устанавливался семь раз по периметру, а его окончательное положение было на вершине центральных колонн. Перемещение крана на расстояние около 45 м и его последующий монтаж обычно занимали около 48 часов. Монтажные работы велись непрерывно, днем и ночью, а установка всех радиальных и второстепенных балок и колонн заняла 2 1⁄2 месяца.
Опалубка. — Поскольку схема монтажа была разработана с целью снижения стоимости опалубки, экономичное строительство имело немаловажное значение. Стена формировалась из 40 панелей шириной около 6 м и высотой 11,27 м. Главной целью такого размещения было устройство расширительного (деформационного) шва шириной 30 см у каждой панели; этот шов не заполнялся до завершения строительства покрытия, когда температура внутри резервуара становилась стабильной и не подвергалась таким резким колебаниям, как при попеременном воздействии жаркого солнца и сравнительно прохладных ночей. Перепад температур в период строительства иногда достигал 80° по Фаренгейту за 24 часа.
Деформационные швы оставлялись напоследок, когда стабильная температура внутри на уровне около 70° позволяла их заполнить, избегая тем самым любых проблем с усадочными трещинами.
Опалубка подробно показана на Плате VII. Она состояла из щитов, усиленных четырьмя трапециевидными фермами. Нижние стойки ферм закреплялись в отверстиях, выполненных в фундаментном блоке; сверху они подпирались со стороны насыпи и крепились к анкерам с помощью железных тяг.
Для возведения всей стены использовалось шесть комплектов такой опалубки. Бетон укладывался в проектное положение через желоба из водосточных труб диаметром 20 см непрерывными слоями, причем рабочие тщательно утрамбовывали и штыковали его по мере укладки. Опалубку оставляли на 4–5 дней, после чего снимали и переносили на другую захватку. Опалубка пьедесталов и капителей была деревянной, и для отливки всего их требуемого количества использовалось по пять комплектов каждого вида. Для секций колонн были приспособлены внешние стальные формы, применявшиеся при изготовлении труб для Эстансуэлы. Опалубка радиальных балок, показанная на Плате VII, была сконструирована с внутренними клиновыми вкладышами для точного формования гнезд под второстепенные балки. Дно опалубки оставалось прикрепленным к балкам в течение 28 дней, но боковины и торцы снимались через 24 часа. Восемь комплектов опалубки оказались достаточными для всех 135 балок.
Для второстепенных балок на 670 штук было использовано 29 комплектов опалубки, причем нижние доски также оставались на месте до достижения балками прочности, достаточной для их перемещения.
Если обратиться к поперечному сечению второстепенной балки, можно заметить, что она имеет кувшинообразную форму, с полочками по обеим сторонам для опирания опалубки покрытия, которая устанавливалась после того, как второстепенные балки были должным образом зачеканены раствором с радиальными. Обшивка укладывалась по диагонали, так что ее короткий диаметр был чуть больше расстояния между балками. Это значительно облегчало демонтаж обшивки, так как требовалось лишь выбить клиновидные рейки снизу и повернуть их по часовой стрелке после разрушения концевой обшивки.
Plate IX, Fig. 1.—View of Separately Moulded Secondary Beams in Yard Below South Reservoir.
Plate IX, Fig. 2.—Setting Primary Beams, South Reservoir.
Автор считает, что применение опалубки такого типа вместо обычной привело к экономии пиломатериалов в объеме около 400 000 доск. футов. Во время монтажа и укладки бетона все сопрягаемые поверхности тщательно обрабатывались скарпелем и очищались, причем особое внимание уделялось узлам примыкания второстепенных балок к радиальным, а также верхним поверхностям всех балок перед укладкой плит покрытия.
После завершения большей части покрытия было выполнено днище на тех участках, где оно было защищено от солнечных лучей. Бетон укладывался двумя слоями толщиной по 15 см, и работы велись день и ночь без устройства швов. Укладка днища заняла 8 дней, или в среднем почти по 100 куб. м в сутки.
Plate X, Fig. 1.—View of Completed Section of South Reservoir. Expansion Joints in Side-Wall Not Yet Filled.
Составы бетона. — Все бетонные поверхности доводились до гладкого состояния тщательным штыкованием, причем штукатурка в резервуаре не применялась нигде, за исключением надземных строений. Во всех случаях бетон тщательно поливался водой в течение примерно 15 дней. Весь комплекс бетонных работ по резервуару был завершен за 5 1⁄2 месяцев. Бетон для колонн и фундаментов имел состав 1:3:5, а заполнитель состоял из равных частей щебня фракций 19 мм (3⁄4 дюйма) и 38 мм (1 1⁄2 дюйма). Остальной бетон, за исключением покрытия, имел состав 1:2:4, причем заполнитель также состоял из равных частей щебня фракций 19 и 38 мм. За исключением небольшого участка боковых стен, использовался песок производства Компании. Когда дробильный завод не успевал производить весь необходимый песок, для боковых стен применялся песок Хорнос (см. Таблицу 3) в равных пропорциях с песком из дробилки.
Выпускное сооружение и входная башня резервуара. — Выпускной трубопровод диаметром 61 см (24 дюйма) отходит от колодца в центре резервуара и проходит под днищем и насыпью к внешней камере задвижек, расположенной в 89 м от центра. Эта труба была уложена в траншею в скальной выемке до возведения насыпи и заключена в бетон состава 1:4:8. В местах пересечения с насыпью перпендикулярно ей была устроена отсечная стена из бетона состава 1:2:4 размерами 3,6 м в ширину, 2,5 м в высоту и 1 м в толщину. Чугунная труба загнута вверх в центральном колодце и имеет раструбный оголовок, на котором покоится подвижный круговой сетчатый фильтр из меди.
Над выпускным колодцем, на крыше резервуара, возвышается центральная башня, обеспечивающая доступ внутрь по стальной лестнице. Эта башня служит также главной вентиляционной шахтой, в которой размещены направляющие сетки и приводные механизмы для их подъема при очистке. В дополнение к вентиляции через башню в парапетных стенах по периметру крыши резервуара устроено 20 круглых отверстий диаметром 30 см.
Входная задвижная камера и др. — Входная задвижная камера расположена над резервуаром на расстоянии примерно 54 1⁄2 м от его центра. Водовод входит на отметке 589,00 м над уровнем моря, и в задвижной камере сосредоточены задвижки управления подводящей трубой в резервуар, обводным трубопроводом, сбросом, промывной трубой и медными сетками. Подводящий трубопровод диаметром 45,7 см (18 дюймов) выполнен из чугунных фланцевых труб, подвешенных на железных подвесках к боковой стене резервуара; на расстоянии 90 см выше уровня дна он поворачивается под прямым углом к боковой стене и на бетонных опорах подходит к центру первого ряда колонн. Конец трубы заглушен глухим фланцем, и вода отклоняется под прямым углом через два ответвления диаметром 30 см (12 дюймов) для создания небольшого кругового движения при поступлении в резервуар.